本文關(guān)鍵詞：外流工況下液壓錐型節(jié)流閥氣穴及噪聲研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：液壓錐閥是一種常見的液壓閥形式,作為液壓傳動與控制技術(shù)中的重要基礎(chǔ)元件,具有密封性好、過流及抗污染能力強等優(yōu)點,因此常作為節(jié)流閥、插裝閥、單向閥和溢流閥使用。但液壓錐閥在工作時流體的流動卻是非常復(fù)雜的,其結(jié)構(gòu)特點決定了工作過程中不可避免的會產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象,引起流體噪聲,影響液壓錐閥的工作壽命和可靠性,因此研究液壓錐閥的氣穴和噪聲問題對于提高液壓錐閥的性能具有很重要的現(xiàn)實意義。液壓錐閥存在各種各樣的形式,本文選取其中兩種最常用的進行研究,即插裝式液壓錐型節(jié)流閥和管式液壓錐型節(jié)流閥,從計算流體力學(xué)的角度運用流場數(shù)值模擬方法,分析了在外流工況下影響液壓錐型節(jié)流閥的氣穴現(xiàn)象和噪聲強弱的主要因素,包括閥芯幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和閥口邊界條件,來尋求減少、抑制氣穴產(chǎn)生和降低噪聲的方法。同時對管式液壓錐形節(jié)流閥進行了氣穴可視化實驗和噪聲測試。首先,給出本文數(shù)值模擬所使用的基本模型、湍流模型和氣穴模型,并重點介紹了氣穴機理和流體噪聲理論,為進一步研究作理論基礎(chǔ)。其次,對插裝式錐型節(jié)流閥外流工況下的流場進行研究,依照實際所用閥的結(jié)構(gòu)和參數(shù),建立三維模型,劃分網(wǎng)格。針對插裝式錐型節(jié)流閥閥口的氣穴現(xiàn)象,采用CFD軟件FLUENT對插裝式錐型節(jié)流閥閥口流場進行了數(shù)值模擬,預(yù)測了氣穴發(fā)生后的氣相分布、氣體體積比及噪聲水平,研究了閥口開度、閥芯錐角、閥芯節(jié)流槽形式和個數(shù)、進口速度及出口壓力對閥口氣穴和噪聲的影響。然后,對管式錐型節(jié)流閥外流工況下的流場進行數(shù)值模擬研究,得到了不同進口速度、不同出口壓力、不同閥開口度和不同閥芯節(jié)流槽結(jié)構(gòu)下的流場分布情況,分析了這些因素對管式錐型節(jié)流閥閥口氣穴強度和噪聲水平的影響。最后,對管式錐型節(jié)流閥的外流工況進行了實驗研究,采用有機玻璃材料制造模型閥閥塊,有機玻璃材料具有較好的透明性,可以觀察錐型節(jié)流閥所產(chǎn)生的氣穴現(xiàn)象,將數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果進行比較,數(shù)值模擬得到的氣體體積分布與實驗觀察到的氣穴發(fā)生區(qū)域及氣穴強度比較吻合,數(shù)值模擬所得到的噪聲水平變化與實驗所測得的數(shù)據(jù)比較一致,表明數(shù)值模擬所使用的模型和方法是合理的。
【關(guān)鍵詞】：錐型節(jié)流閥 氣穴 噪聲 流場仿真
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH137.52
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 課題研究的背景及意義10-12
• 1.2 液壓錐閥特性及氣穴現(xiàn)象的研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 計算流體動力學(xué)概述18-20
• 1.3.1 計算流體動力學(xué)的概念和特點18-19
• 1.3.2 CFD數(shù)值模擬方法19-20
• 1.4 課題的來源和主要研究內(nèi)容20-23
• 第2章 流場計算模型與氣穴噪聲機理23-36
• 2.1 引言23
• 2.2 基本方程23-24
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程23-24
• 2.2.2 動量方程24
• 2.3 Standard k-ε模型24-27
• 2.3.1 Standard k-ε模型的定義24-26
• 2.3.2 Standard k-ε模型的控制方程26-27
• 2.4 Realizable k-ε模型27-28
• 2.5 氣穴理論28-31
• 2.5.1 氣穴產(chǎn)生機理28-29
• 2.5.2 空化數(shù)29-30
• 2.5.3 體積比方程30-31
• 2.6 流體噪聲理論31-34
• 2.6.1 噪聲量度31-32
• 2.6.2 流體噪聲源特性32-33
• 2.6.3. 聲發(fā)生普遍方程33-34
• 2.7 本章小結(jié)34-36
• 第3章 插裝式錐型節(jié)流閥數(shù)值模擬與分析36-65
• 3.1 引言36
• 3.2 三維模型及網(wǎng)格劃分36-37
• 3.3 錐閥內(nèi)部流場仿真結(jié)果初步分析37-39
• 3.4 幾何結(jié)構(gòu)對插裝式錐型節(jié)流閥氣穴及噪聲的影響39-56
• 3.4.1 不同閥口開度下流場仿真及結(jié)果分析39-45
• 3.4.2 不同閥芯錐角流場仿真及結(jié)果分析45-48
• 3.4.3 不同節(jié)流槽角度流場仿真及結(jié)果分析48-51
• 3.4.4 不同節(jié)流槽個數(shù)流場仿真及結(jié)果分析51-56
• 3.5 邊界條件對插裝式錐型節(jié)流閥氣穴及噪聲的影響56-63
• 3.5.1 不同入口流速流場仿真及結(jié)果分析56-60
• 3.5.2 不同出口壓力流場仿真及結(jié)果分析60-63
• 3.6 本章小結(jié)63-65
• 第4章 管式錐型節(jié)流閥數(shù)值模擬與分析65-82
• 4.1 引言65
• 4.2 三維模型及網(wǎng)格劃分65-67
• 4.3 幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對管式錐型節(jié)流閥氣穴及噪聲的影響67-75
• 4.3.1 不同閥口開度下流場仿真及結(jié)果分析67-71
• 4.3.2 不同節(jié)流槽形式的管式錐型節(jié)流閥流場分析及仿真結(jié)果71-75
• 4.4 邊界條件對管式錐型節(jié)流閥氣穴及噪聲的影響75-80
• 4.4.1 不同入口流速流場仿真及結(jié)果分析75-78
• 4.4.2 不同出口壓力流場分析及仿真結(jié)果78-80
• 4.5 本章小結(jié)80-82
• 第5章 管式錐型節(jié)流閥實驗及分析82-94
• 5.1 引言82
• 5.2 實驗設(shè)備概述82-84
• 5.3 幾何結(jié)構(gòu)對氣穴及噪聲的影響84-88
• 5.3.1 不同閥口開度下的氣穴及噪聲實驗84-85
• 5.3.2 五種閥芯在不同閥口開度下的氣穴和噪聲實驗85-88
• 5.4 邊界條件對氣穴及噪聲的影響88-92
• 5.4.1 不同流量下的氣穴和噪聲實驗88-91
• 5.4.2 不同出口壓力下的氣穴和噪聲實驗91-92
• 5.5 本章小結(jié)92-94
• 結(jié)論94-96
• 參考文獻96-101
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文101-103
• 致謝103

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本文編號：437081